非编码RNA对干细胞命运的调控及其分子机制

干细胞研究的发展为人类重大疾病的治疗提供了新的途径和希望。已知多种调控因子影响干细胞的功能和应用,探讨干细胞增殖分化调控机理的基础理论研究将大大推进干细胞的临床应用。近年来,研究发现非编码RNA分子能够调控干细胞的功能。为此,2011年国家重大科学研究计划设立重大科学问题导向项目——非编码RNA对干细胞命运调控的机制研究。在该项目的资助下,项目组在非编码RNA对干细胞命运的调控机理研究方面取得一批原创性的研究成果。本文总结了项目组取得的突破性研究进展及存在的问题和未来的发展方向。     

造血干细胞发生、动员、扩增及内外调控机制研究的新进展

造血干细胞(HSC)是发现最早、在临床中广泛应用并一直起着范式作用的一类重要的成体组织干细胞。HSC研究被认为是整个干细胞生物学和再生医学的主要奠基学科之一。"十二五"期间国家重大科学研究计划(973计划)在干细胞领域设立了"HSC维持、衰老与再生的调控机制"的项目。项目组在过去的5年时间里建立了小鼠及人HSC研究的重要平台,并借此开展了有效的合作研究,取得了一系列创新性成果。本文围绕项目组的主要研究内容,从领域的研究背景、重要工作进展及其研究意义等进行简要综述。希望有助于学界和公众更好地理解HSC正常生物学功能及其在疾病中的重要作用。     

基因修饰猪模型应用于人类健康的相关研究进展

猪在解剖结构及生理功能上比啮齿类动物更接近于人类,与非人灵长类动物相比,具有来源方便,伦理问题少等优点。因此,猪模型在人类健康相关研究上具有非常广泛的应用前景。本文主要介绍猪在模拟人类疾病模型上以及在作为异种器官移植供体研究上近年来的研究进展;同时也介绍了我们在国家重大科学研究计划"生殖与发育相关猪模型的建立"项目中取得的一些成果。     

干细胞编程与重编程中表观遗传调控的分子机制和结构基础

干细胞研究因其重要的理论意义和广泛的应用前景而成为近年来生命科学研究的热点领域。目前人们在胚胎干细胞的定向分化和诱导多能干细胞细胞系的建立方面取得了重大突破,但对相关生物学过程的调控机制所知十分有限,干细胞应用仍然面临许多难题。表观遗传调控作为整合细胞内外环境因素与基因组遗传信息的媒介,直接参与控制基因表达,决定细胞分化与功能特异化,在干细胞的自我维持和定向分化以及体细胞重编程过程中发挥了非常重要的作用。"干细胞编程与重编程中表观遗传调控的分子机制和结构基础"国家重大科学研究计划项目围绕干细胞编程与重编程过程中的表观遗传调控所涉及的关键科学问题,利用多学科的研究方法和手段开展研究,目前已经取得了一批具有重大国际影响的突破性成果。例如,在国际上首次通过单细胞基因组学分析方法,实现了对人早期胚胎的DNA甲基化调控网络的系统分析;又如,利用染色质体外组装体系和冷冻电镜三维重构方法,在国际上首次解析了30 nm染色质纤维的高分辨率结构,在染色质高级结构这一重大科学问题上取得了突破性的进展。这些研究成果有助于深入理解人类胚胎干细胞及i PS细胞自我维持、定向分化、重编程等各个环节的表观遗传调控机制,将有力地推动基于干细胞的各种再生医疗技术和手段的应用进程。     

“人多能干细胞多能性维持和发育潜能差异的系统研究”进展

人类胚胎干细胞及诱导多能干细胞研究的一个目标就是将它们成功应用于临床细胞替代疗法,为人类健康做贡献。诱导人类胚胎干细胞及诱导多能干细胞向不同谱系的细胞定向分化是将其应用于临床的前提,系统研究具有不同发育潜能的人多能干细胞间多种差异的分子机制,不仅能够深入理解发育潜能建立的分子基础,而且对筛选和建立符合临床应用标准的人多能干细胞具有重要意义。由同济大学康九红教授领衔的国家重大科学研究计划项目,通过研究不同来源的人类胚胎干细胞及诱导多能干细胞系在多能性、分化潜能、临床有效性和安全性差异的内在本质的区别,对其中所涉及的4个关键科学问题开展了深入研究,取得了若干重要进展。本文就该项目研究的概况、研究进展、实施效果进行回顾与论述,并对后续研究提出展望。     

妊娠建立和维持的分子机制

国家重大科学研究计划项目"妊娠建立和维持的分子机制研究"实施近5年来,围绕"胚胎与母体相互作用决定妊娠结局的分子机制是什么?"这一核心科学问题,以"胚胎着床决定妊娠结局"这一全新理念为主线,在已有工作的基础上,利用多种转基因、组织特异性基因敲除小鼠模型和我国丰富的人类临床资源,集成和运用组学、遗传/表观遗传学、细胞/分子生物学等传统和新兴技术,在囊胚获得着床能力的分子基础、胚胎着床和子宫内膜—蜕膜转化的分子调节机制、胎盘发育与妊娠维持的调控、妊娠维持的免疫调节机制以及先兆子痫等妊娠疾病的发生机制等方面取得了重要进展,为我国胚胎着床和胎盘发育研究奠定了科学基础,为解决关键技术问题做出了贡献。本文对该项目的研究思路与主要研究成果做一介绍。     

基于数字图像处理的舌诊信息化研究与应用

舌诊是中医临床诊断疾病的重要方法,也是中医诊疗特色之一.随着中医现代化的发展,这一传统的诊断方法被赋予了新的研究内容."基于数字图像处理的舌诊信息化研究与应用"属于中医诊断技术现代化领域研究内容.近年来,上海中医药大学许家佗教授带领的舌诊研究项目组在国家863计划、国家自然科学基金、上海2010年世博会专项等多项重要项目的资助下,研究取得了重要进展.     

语义网格的基础理论、模型与方法研究进展

国家重点基础研究发展计划(973计划)项目"语义网格的基础理论、模型与方法研究"针对互联网信息有效共享的基础科学问题进行了研究,旨在突破现有数据模型的局限,建立新的网络资源有效共享的模型、理论和方法。本文主要介绍了该项目启动3年来在建立语义资源空间模型的理论和方法方面取得的一些重要进展。     

压电精密驱动功能部件的基础研究

精密驱动功能部件是高端装备的关键基础件,广泛应用于航空航天等领域,对国家的科技影响力和国防威慑力有着重要影响。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020)》中,以"嫦娥系列-探月工程"为代表的多个重大专项对精密驱动功能部件的轻量化、精密化和智能化等方面提出更高的要求。国家重点基础研究发展计划(973计划)"压电精密驱动功能部件的基础研究"项目围绕压电驱动功能部件(超声电机系统)的织构化接触界面的能量传递机理、压电器件和摩擦副的设计制造、系统的高精度控制3个方面的关键科学问题开展了系统深入的研究,并取得了一系列重要研究成果。本文从国内外研究现状和国家需求、关键科学问题、项目研究进展、总结与展望四部分进行论述。     

能源微藻与生物炼制

微藻作为重要的生物能源原料,具有巨大的生物质生产潜力。本文结合目前能源微藻在藻种选育、规模培养以及生物炼制方面的研究现状和发展中存在的问题,综述了近年来各国在微藻能源开发方面的重要科研工作,并对微藻能源开发的相关研究方向和进展进行了评述和预测,对能源微藻生物炼制的关键科学问题进行了分析,指出了在高产优质藻种筛选与培育、能源微藻规模化培养以及微藻生物炼制中需要解决的关键科学问题,并提出微藻生物质综合利用以及生态养殖是我国能源微藻产业发展的重要方向。     

我国基础研究发展现状及当前国际科学前沿热点分析——干细胞领域重大科学问题

本文分析了干细胞发展的现状及应用前景,尤其是诱导性多能干细胞(iPS)的发展态势以及在再生医学中的应用前景,并提出了在未来干细胞发展中的若干重大科学问题。     

新世纪十大科技发展趋势

由中国科学院、新华通讯社联合组织的预测小组日前预测出“新世纪将对人类产生重大影响的十大科技发展趋势”。这十大科技发展趋势分别是 :　　一、物质科学领域新世纪里 ,大至宇宙 ,小至粒子 ,物质科学的进展 ,将使人类进一步认识微观世界和宇观世界 ,对世界复杂性和宇宙起源等问题的认识也将发生革命性的变化。以研究物质结构及其相互作用和运动规律为基本任务的物质科学 ,在 2 1世纪将在 3个方面继续深入发展并将获得新的认识 :向微观领域深处探索的粒子物理学将继续致力于四种基本相互作用统一理论 ,并期望有新的进展 ;向宏观领域原点追…     

基因治疗:现状与展望

基因治疗旨在导入正常基因以取代或补偿基因缺陷以在遗传水平上治愈疾病。然而,直到20世纪末基因工程技术及转运载体技术的迅速发展,此简单的治疗理念才得以实施及临床应用,并且很快涉及多个疾病领域,包括遗传病、恶性肿瘤、感染性疾病等。近年来的临床试验在全球不断取得突破性进展,并取得了较好的疗效和安全指标。这表明作为一种新型疗法,基因治疗将为传统医药领域带来革新,开辟更加广阔的前景。此外,基因编辑技术和干细胞技术的发展也为基因治疗的发展做出了贡献。本文就基因疗法的有效性和安全性研究进展以及潜在的伦理问题进行了总结讨论,并在此基础上提出了基因治疗的研究热点,发展前景及相关的挑战性问题。     

AD制药巨头们的研发“坟场”

<正>阿尔茨海默症(AD)是一种至今无法治愈的疾病,也是全球药物研发史上成功率最低的领域。自1906年被人类发现并命名以来,在接下来漫长的114年中,阿尔茨海默症仿佛是人类取得巨大发展的医学领域中的一个"绝对死角"——目前为止,我们几乎没有取得任何进展,还没有人确切知道阿尔茨海默症的病因。     

我国高性能滚动轴承基础研究进展

滚动轴承是重大装备的关键基础零部件,精密机床、高速列车等高性能滚动轴承的自主设计理论及制造技术,更直接体现了国家高端制造的能力和水平。核心制造竞争力的提升离不开基础研究领域的重大突破,由西安交通大学领衔的973计划项目,瞄准高速铁路、精密机床等重大装备基础关键零部件——高性能滚动轴承的设计、制造以及服役中共性关键技术与瓶颈问题,针对接触界面、润滑介质、轴承材料、热处理、滚道加工到轴承服役所涉及的关键科学问题开展了深入系统的研究工作,取得了若干重要进展。本文从项目研究概况、标志性研究进展以及工业应用效果等方面进行全面论述,并对后续的研究提出展望。     

生物大分子药物递送系统研究现状与前沿方向

生物大分子药物已成为21世纪药物研发中最具发展前景的领域之一,在重大疾病治疗中已取得重大进展,但在体内递送方面仍然存在诸多亟待解决的难题和障碍。近年来,通过研制各种生物大分子药物新剂型,在解决上述问题方面取得了一定进展,但临床使用效果仍不能令人满意。鉴于生物大分子药物的重要性及对国家整体医药发展的带动性,生物大分子药物体内高效传递系统研究对于解决生物大分子药物目前存在的瓶颈问题并实现生物大分子药物产业化具有重大意义。构建多功能性与协同作用的生物大分子药物高效递送系统将是今后生物大分子药物发展的重要方向。     

大尺度土地利用变化对全球气候的影响

全球变化研究国家重大科学研究计划"大尺度土地利用变化对全球气候的影响"项目集中了国内外土地利用、气候、生态等领域的高水平研究机构,从"全球视角"出发,通过国际对比揭示与评估局地、区域和全球尺度土地利用/土地覆盖变化(Land-Use and Land-Cover Change,LUCC)过程对气候变化与生态系统的影响,不仅可以为全球变化与地球系统模式研究提供理论基础,而且对于科学调控人类土地利用行为,缓减与适应全球气候变化具有重要意义。本文简要介绍了该项目近5年取得的重要研究成果。     

iPS细胞基因组稳定性调控的分子机制

诱导多能干细胞(iPS细胞)在再生医学与个体化治疗中有着巨大的优势和潜力,但iPS细胞的基因组稳定性较低带来的致瘤性等潜在风险阻碍了其临床应用。在2012年国家重大科学研究计划"iPS细胞重编程过程中染色体稳定性调控的机制研究"项目资助下,我们围绕"iPS重编程中染色体稳定性的分子调控机制是什么?"这一科学问题,取得了一系列原创性的研究成果,为发展提高iPS细胞基因组稳定性以及其质量的方法奠定了理论基础。本文总结了项目的研究背景,取得的研究进展和今后的发展方向。     

植物干细胞的研究进展

植物的形态建成主要依赖于胚后发育过程中生长点干细胞不断形成新的器官以及建立新的生长点。因此植物干细胞活性与功能的研究是植物发育生物学研究的热点与难点。与动物干细胞类似,植物干细胞一方面自我维持,一方面分化形成新的组织器官。但植物干细胞存在于胚胎期形成的顶端分生组织、胚后形成的侧生分生组织及再生过程中体细胞命运转变所建立的新生长点。这些不同类型干细胞的形成与调控共同决定了自然界中千姿百态的植物形态以及对生境的适应性,也决定了作物的株型和产量。植物干细胞的研究还是农业生物技术特别是组织培养技术和转基因技术的基础。因此,植物干细胞研究不仅是阐明植物可塑性的根本,也是现代农业生物技术的基础。我国近年来在植物干细胞研究领域均取得了一系列重要的进展。本文对近年来植物干细胞领域国内外的重要工作进行简要概述,并展望了未来植物干细胞研究关注的主要问题及研究方向。     

2013年度中国科学十大进展简介

为加强对我国重大基础研究进展的宣传,激励广大科技工作者的科学热情和奉献精神,促进全社会对基础研究的理解、关心和支持,特开展"中国科学十大进展"评选活动。该评选活动由科技部基础研究管理中心主办,《中国基础科学》、《科技导报》、《中国科学院院刊》、《中国科学基金》和《科学通报》编辑部协办。2013年度"中国科学十大进展"评选结果于2014年2月19日揭晓。中国科学家积极应对新发H7N9禽流感病毒取得重要进展;在磁性拓扑绝缘体中观测到量子反常霍耳效应;利用原子力显微镜直接观测到分子间氢键;北京谱仪III观测到一种包含至少4个夸克的带电粒子;小麦A基因组和D基因组草图绘制完成;利用小分子化合物将小鼠体细胞诱导成为多潜能干细胞;合成出极硬纳米孪晶立方氮化硼;研发出一种兼具大弹性应变、低模量和高强度的相变金属纳米复合材料;基于等离激元增强拉曼散射实现单分子化学成像;发现星形胶质细胞多巴胺D2受体通过αB晶状体蛋白抑制神经炎症等10项由我国科学家完成或为主完成的重要研究进展入选"2013年度中国科学十大进展"。